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基于索梁活载比的部分斜拉桥布索形式比较

深圳大学学报（理工版） 2017年第5期34卷 482-487页

作者：彭晶蓉贺拴海李尧长安大学公路学院陕西西安710064 中交第一公路勘察设计研究院有限公司陕西西安710064

推导部分斜拉桥刚构体系索梁活载比简化计算公式,对不同的布索方式提出了用索量的概念.部分斜拉桥结构的斜拉索与主梁夹角越大(≤54.74°)时,斜拉索分担的竖向荷载较大,故辐射形布索方式的索梁活载比最大,扇形次之,竖琴形布置最小;而对... 详细信息

推导部分斜拉桥刚构体系索梁活载比简化计算公式,对不同的布索方式提出了用索量的概念.部分斜拉桥结构的斜拉索与主梁夹角越大(≤54.74°)时,斜拉索分担的竖向荷载较大,故辐射形布索方式的索梁活载比最大,扇形次之,竖琴形布置最小;而对应的斜拉索的总长度辐射形最长,扇形次之,竖琴形最短.可推断,在结构设计尺寸初步确定的情况下,以用索量为目标可挑选出最为经济的布索方式.以某部分斜拉桥为工程背景,建立3种布索形式的有限元计算模型,结果表明,为达到预期的索梁活载比,辐射形布索方式用索量最少;扇形次之,比辐射形多25%;竖琴形最多,比辐射形多81%.有限元结果与简化计算公式结果规律一致,数值仅差8%.

关键词：桥梁工程部分斜拉桥布索方式辐射形扇形竖琴形索梁活载比用索量

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车道荷载作用下的矮塔斜拉桥的索梁活载比

武汉理工大学学报 2014年第12期36卷 95-99页

作者：宋涛宋一凡贺拴海文锋长安大学桥梁与隧道陕西省重点实验室西安710064 中交公路规划设计院北京100010

针对矮塔斜拉桥的受力特点,现有的界定矮塔斜拉桥与斜拉桥索梁活载比简化公式存在缺陷。采用比拟梁法,推导出车道荷载作用下的索梁活载比计算公式。比较了该公式与已有简化公式和有限元计算结果,结果表明,该公式与有限元解更为逼近。研... 详细信息

针对矮塔斜拉桥的受力特点,现有的界定矮塔斜拉桥与斜拉桥索梁活载比简化公式存在缺陷。采用比拟梁法,推导出车道荷载作用下的索梁活载比计算公式。比较了该公式与已有简化公式和有限元计算结果,结果表明,该公式与有限元解更为逼近。研究表明,在计算矮塔斜拉桥的索梁活载比时要计入车道荷载中的集中荷载的影响,并提出权矩阵可界定矮塔斜拉桥、斜拉桥及连续体系梁桥。

关键词：矮塔斜拉桥车道荷载索梁活载比权矩阵简化公式

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矮塔斜拉桥索梁活载比的特性研究

公路交通科技 2009年第1期16卷 99-103页

作者：陈从春上海应用技术学院土木建筑与安全工程学院上海200235

索梁活载比是针对新桥型——矮塔斜拉桥提出的一个概念。为了进一步明确其力学特征,研究了索梁活载比与支承条件、主梁惯距、拉索倾角和面积等设计参数的关系,并详细讨论了活载比对矮塔斜拉桥的静力特性影响,即索梁活载比与挠度、弯矩... 详细信息

索梁活载比是针对新桥型——矮塔斜拉桥提出的一个概念。为了进一步明确其力学特征,研究了索梁活载比与支承条件、主梁惯距、拉索倾角和面积等设计参数的关系,并详细讨论了活载比对矮塔斜拉桥的静力特性影响,即索梁活载比与挠度、弯矩、应力变幅的关系。研究表明,索梁活载比包含了矮塔斜拉桥的塔、梁、索以及支承条件等的主要结构特征,能反映结构特性,可以将其看作矮塔斜拉桥的结构特征参数,有助于认识斜拉体系桥的力学行为,同时有助于概念设计阶段的设计。

关键词：桥梁工程矮塔斜拉桥索梁活载比支承条件静力特征

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部分斜拉桥索梁活载比计算公式的推导

公路 2016年第11期61卷 144-148页

作者：吴益炳陈仕刚长安大学公路学院西安市710064 中国公路工程咨询集团有限公司北京市100089

根据部分斜拉桥索梁活载比的概念,对不同体系下部分斜拉桥的索梁活载比计算公式进行推导,并以某部分斜拉桥为工程背景比较了计算公式与有限元模型的活载比值。结果表明索梁活载比计算公式的结果与有限元计算结果误差小于15%,且对于同一... 详细信息

根据部分斜拉桥索梁活载比的概念,对不同体系下部分斜拉桥的索梁活载比计算公式进行推导,并以某部分斜拉桥为工程背景比较了计算公式与有限元模型的活载比值。结果表明索梁活载比计算公式的结果与有限元计算结果误差小于15%,且对于同一座桥采用半漂浮体系比刚构体系的索梁活载比值高。该公式有望对部分斜拉桥的初步设计提供参考。

关键词：桥梁工程索梁活载比比拟梁法部分斜拉桥体系

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成昆铁路矮塔斜拉桥设计关键技术

桥梁建设 2019年第1期49卷 95-100页

作者：任万敏任杰袁明朱敏中铁二院工程集团有限责任公司四川成都610031 西南交通大学四川成都610031

成昆铁路攀枝花金沙江大桥采用跨径布置为(120+208+120)m的预应力混凝土矮塔斜拉桥。主梁采用变高度单箱双室预应力混凝土箱梁;桥塔采用H形钢筋混凝土结构,桥面以上塔高28m,塔高与跨径之比为1/7.5;斜拉索采用1 860MPa环氧涂层钢绞线,斜... 详细信息

成昆铁路攀枝花金沙江大桥采用跨径布置为(120+208+120)m的预应力混凝土矮塔斜拉桥。主梁采用变高度单箱双室预应力混凝土箱梁;桥塔采用H形钢筋混凝土结构,桥面以上塔高28m,塔高与跨径之比为1/7.5;斜拉索采用1 860MPa环氧涂层钢绞线,斜拉索穿过塔上分丝管索鞍后锚固于主梁上。该桥采用塔梁固结、墩梁分离的三摩擦副双曲面摩擦摆减隔震支座+剪力榫组合支承体系,不仅解决了桥梁的抗震,还有利于列车的平稳运行和梁端伸缩装置的设置;针对矮塔斜拉桥的特点,基于索梁活载比确定斜拉索索力和梁体预应力钢束的配置。对该桥进行车-桥耦合动力分析,分析结果表明桥梁的动力性能和列车过桥时的安全性与舒适性均满足规范要求。

关键词：铁路桥矮塔斜拉桥支承体系摩擦摆支座分丝管索鞍索梁活载比

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王家河大桥结构参数敏感性研究

公路 2023年第7期68卷 205-213页

作者：任文辉中国铁建投资集团有限公司北京市100855

为了探究多塔曲线矮塔斜拉桥关键结构性能参数对结构受力性能影响的敏感性,基于王家河大桥,分析了单项参数(主梁、拉索、索塔、桥墩刚度和平曲线半径)和组合参数(塔墩刚度比、塔跨比、塔梁刚度比及索梁活载比)共计10种因素对预应力混凝... 详细信息

为了探究多塔曲线矮塔斜拉桥关键结构性能参数对结构受力性能影响的敏感性,基于王家河大桥,分析了单项参数(主梁、拉索、索塔、桥墩刚度和平曲线半径)和组合参数(塔墩刚度比、塔跨比、塔梁刚度比及索梁活载比)共计10种因素对预应力混凝土矮塔斜拉桥的影响。研究结果表明,桥墩刚度和平曲线半径对塔顶水平位移的影响较为显著,随着桥墩刚度从原刚度的0.5倍增大到2倍,平曲线半径从4 350 m增大到5 350 m,塔顶水平位移降幅分别达67.94%和18.73%;全桥最大挠度随主梁刚度的变化呈指数函数分布;主梁刚度、塔跨比对主梁最大正弯矩、最大负弯矩和主梁最大挠度的影响较为明显。

关键词：矮塔斜拉桥曲线桥平曲线半径主梁刚度塔跨比索梁活载比

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矮塔斜拉桥研究的新进展

世界桥梁 2006年第1期34卷 70-73,80页

作者：陈从春周海智肖汝诚同济大学桥梁工程系上海200092 同济大学建筑设计研究院上海200092

简要叙述矮塔斜拉桥在国内外的应用及研究状况,讨论该种桥型的中文和英文关键词,提出索梁恒载比、索梁活载比和名义刚度的概念,并对这种桥型进行界定,试图揭示这类桥梁的力学本质,最后对该种桥型的发展作了展望。

关键词：矮塔斜拉桥应力幅索梁恒载比索梁活载比名义刚度

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波纹钢腹板组合箱梁矮塔斜拉桥力学性能分析

波纹钢腹板组合箱梁矮塔斜拉桥力学性能分析

作者：秦立新长安大学

学位级别：硕士

随着我国大跨径桥梁的迅速发展，波纹钢腹板组合箱梁矮塔斜拉桥这种新兴的桥梁结构形式，凭借其结构自重轻、建造成本低、施工周期短及抗震性能好等诸多优点得到了广泛的应用。本文以孙武黄河大桥主桥波纹钢腹板组合箱梁矮塔斜拉桥方案... 详细信息

随着我国大跨径桥梁的迅速发展，波纹钢腹板组合箱梁矮塔斜拉桥这种新兴的桥梁结构形式，凭借其结构自重轻、建造成本低、施工周期短及抗震性能好等诸多优点得到了广泛的应用。本文以孙武黄河大桥主桥波纹钢腹板组合箱梁矮塔斜拉桥方案为原型，结合现有矮塔斜拉桥的应用经验，通过建立有限元模型，分析了波纹钢腹板组合箱梁矮塔斜拉桥的静力、动力及整体稳定性能，并进行了主梁波纹钢腹板剪切屈曲强度验算，主要完成了以下工作：首先介绍了波纹钢腹板组合箱梁矮塔斜拉桥的结构形式与受力特点;阐述了波纹钢腹板组合箱梁矮塔斜拉桥的静力、动力性能及稳定性能研究现状。采用有限元方法计算波纹钢腹板组合箱梁矮塔斜拉桥在施工阶段、成桥阶段及运营阶段荷载作用下结构的受力状态，结果显示，结构受力合理，具有足够的安全储备;通过建立无斜拉索作用桥梁作为对比，重点分析了矮塔斜拉桥在移动荷载作用下，主梁与斜拉索的受力状态，结果说明荷载主要由主梁承担，斜拉索对结构受力基本无影响。本文利用有限元方法对比分析了矮塔斜拉桥及等跨径刚构-连续组合梁桥的动力特性，结果显示二者动力特性相类似;采用线性反应谱分析方法进行了桥梁结构地震响应分析，结果可以作为分析桥梁结构地震响应时上部结构刚度的贡献，应用于矮塔斜拉桥的抗震概念设计。最后，对矮塔斜拉桥的整体稳定性能进行了有限元分析，并利用经验公式进行波纹钢腹板的剪切屈曲分析，结果表明波纹钢腹板组合箱梁矮塔斜拉桥具有足够的稳定性，不会发生任何形式的失稳。

关键词：波纹钢腹板矮塔斜拉桥索梁活载比反应谱稳定剪切屈曲

考虑列车-矮塔斜拉桥耦合振动的桥梁动力学行为研究

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考虑列车-矮塔斜拉桥耦合振动的桥梁动力学行为研究

作者：王亚朋兰州交通大学

学位级别：硕士

高速列车过桥时会引起桥梁结构的振动,同时桥梁结构的振动反过来也会影响到桥上车辆的振动,这种相互作用的问题称之为车桥耦合振动问题。当列车行驶在桥上时,不仅引起了桥梁结构的振动,同时其动力效应能够增大列车对桥梁的荷载效应,加... 详细信息

高速列车过桥时会引起桥梁结构的振动,同时桥梁结构的振动反过来也会影响到桥上车辆的振动,这种相互作用的问题称之为车桥耦合振动问题。当列车行驶在桥上时,不仅引起了桥梁结构的振动,同时其动力效应能够增大列车对桥梁的荷载效应,加剧对桥梁结构的破坏,这种振动问题随着车速的增大而增大。近年来,随着高速铁路的大量修建,大跨度桥梁被广泛应用,因此对列车过桥时引起的桥梁振动问题越来越被关注。矮塔斜拉桥的力学性能介于连续梁(连续刚构)与普通斜拉桥之间,矮塔斜拉桥的斜拉索与预应力混凝土体外预应力相似,能够极大的减小拉索的应力变幅,同时拉索的竖向分力可以平衡梁体自重引起的荷载,达到减小主梁高度的目的,水平分力可以更好的抵消主梁靠近桥塔附近梁段的负弯矩引起的拉力,加之具有良好的美观效果,在近年来高速铁路、城际轨道等线路的桥梁工程中不断被采用,同时16000m跨度范围内,采用预应力混凝土的矮塔斜拉桥具有较强的竞争优势。因此开展对铁路矮塔斜拉桥在车致振动下的力学行为研究具有现实意义。本文基于车-桥耦合振动理论和结构有限元理论,建立了可以分析车致振动下桥梁结构内力行为的动力学模型,针对矮塔斜拉桥开展了以下研究工作:(1)为定量描述车辆通过矮塔斜拉桥时桥梁内力大小,提出了弯矩活载比、剪力活载比及索力活载比概念,研究结果显示车辆通过矮塔斜拉桥时弯矩、剪力、索力活载比分别约为10%、3%、1%,而采用ZK荷载时分别约为30%、10%、3%。基于建立的可以分析桥梁内力车-桥耦合分析模型,研究刚构体系、塔梁固结体系、支撑体系矮塔斜拉桥在车辆通过时的内力变化,结果显示相比刚构体系,塔梁固结体系、支撑体系位移最大值分别增大151.35%、118.57%,剪力最大分别增大9.82%、-15.23%,弯矩分别增大73.16%、58.75%,刚构体系矮塔斜拉桥整体力学性能优于其他两种体系。(2)为了研究矮塔斜拉桥冲击系数谱,以1座主跨180m矮塔斜拉桥为例建立车-桥耦合分析模型,结果显示主梁相同位置处剪力冲击系数>弯矩冲击系数,弯矩冲击系数>位移冲击系数。以4座铁路矮塔斜拉桥为例,引入数理统计与概率分布中假设检验理论,通过统计分析发现矮塔斜拉桥冲击系数服从极值I型分布。采用国际通用做法置信度0.05的冲击系数作为该桥的冲击系数,通过回归分析,得到了铁路矮塔斜拉桥主梁位移、正弯矩、负弯矩、剪力分别关于基频、跨度、速度的冲击系数谱,并与某矮塔斜拉桥实测位移冲击系数对比,结果显示本文提出的关于基频、跨度和速度的位移冲击系数相比实测值绝对误差分别为6.94%、0.43%、4.59%,关于跨度的冲击系数更接近实测值。为能够综合考虑基频、跨度、速度等因素对冲击系数的影响,参考已有文献,将矮塔斜拉桥的冲击系数构造为关于基频、跨度、速度及轨道不平顺影响的形式,以某主跨288m矮塔斜拉桥为例进行分析,得到最终的冲击系数为1+μ=0.5v/(7.2f L)+1.01,并与现有规范计算值进行对比,结果显示当速度较低时该式计算结果与设计采用冲击系数计算公式更为接近;通过多组算例对比几种冲击系数谱计算公式,结果显示综合考虑跨度、基频、速度的冲击系数计算公式能够对位移、剪力、弯矩冲击系数较好的计算。(3)为研究斜拉索对矮塔斜拉桥主梁的影响,以多座矮塔斜拉桥为例研究斜拉索对主梁内力及冲击系数的影响,结果显示斜拉索最大可使得主梁位移、弯矩、剪力下降61.01%、24.51%、51.84%,但斜拉索并未改变主梁冲击系数随速度变化规律。拉索失效作为一种特殊荷载,其任意根拉索失效可使得主梁弯矩、剪力及其他拉索索力最大增大0.26%、0.26%、11.29%,同时拉索失效对主梁冲击系数影响较小,说明铁路矮塔斜拉桥整体刚度是由主梁自身刚度控制。(4)为研究铁路矮塔斜拉桥与普通斜拉桥的区别,提出基于车致振动位移响应效应比和基于车致振动索梁活载比的区分方法,结果显示矮塔斜拉桥的位移响应效应比效应最大为0.62,即位移响应效应比小于0.62则认为是矮塔斜拉桥;当矮塔斜拉桥主跨在200m左右时,其车致振动索梁活载比小于0.5,即车致振动索梁活载比小于0.5则为矮塔斜拉桥;对于300m左右跨度时车致振动索梁活载比小于2,即车致振动索梁活载比小于2则为矮塔斜拉桥。(5)为研究设计参数对矮塔斜拉桥内力影响,以目前最大跨铁路矮塔斜拉桥为例,研究了边中跨比、桥塔高跨比、主梁截面高跨比、拉索截面面积、桥塔抗弯刚度、桥墩抗弯刚度对矮塔斜拉桥关键部位力学性能及索梁活载比的影响,结果显示桥塔高度、拉索面积及主梁高度对矮塔斜拉桥关键部位力学性能及索梁活载比影响较大。

关键词：矮塔斜拉桥车-桥耦合动力学行为冲击系数谱索梁活载比